传感器基础知识

第一章传感器的基本知识复习思考题1. 简述传感器的概念、作用及组成。

2. 传感器的分类有哪几种？各有什么优缺点？3. 传感器是如何命名的？其代号包括哪几部分？在各种文件中如何应用？4. 传感器的静态性能指标有哪些？其含义是什么？5. 传感器的动态特性主要从哪两方面来描述？采用什么样的激励信号？其含义是什么？1.1 传感器的作用与地位◆世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。

人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。

◆人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。

◆人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。

传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。

电量和非电量◆表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。

◆电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等；◆非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。

◆人类为了认识物质及事物的本质，需要对物质特性进行测量，其中大多数是对非电量的测量。

传感器的作用◆非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。

◆非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。

◆传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。

采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。

传感器的地位◆随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。

传感器基础知识点整理
本文档旨在梳理传感器的基础知识点，帮助读者了解传感器的工作原理和常见类型。

1. 传感器简介
传感器是一种用于检测和测量物理量的器件，可以将各种物理量（如温度、压力、力、光等）转换为可读取的电信号。

2. 传感器的工作原理
传感器工作原理根据不同的物理量而异，但通常包括以下几个步骤：
- 接收：传感器接收待测物理量的信号。

- 转换：传感器将接收到的信号转换成可读取的电信号。

- 输出：传感器将转换后的电信号输出给其他设备或系统。

3. 传感器的常见类型
3.1 温度传感器
温度传感器用于测量环境或物体的温度。

常见的温度传感器有：
- 热电偶：基于热电效应，利用两种不同金属的接触产生电势
差来测量温度。

- 热敏电阻：利用材料电阻与温度的关系来测量温度。

3.2 压力传感器
压力传感器用于测量气体或液体的压力。

常见的压力传感器有：
- 压阻式传感器：利用应变片的变形来测量压力。

- 电容式传感器：利用电容的变化来测量压力。

- 压力膜片传感器：利用薄膜片的弯曲来测量压力。

3.3 光传感器
光传感器用于检测光的存在、光的强度或光的颜色。

常见的光传感器有：
- 光敏电阻：利用光照射产生的光电效应来测量光的强度。

- 光电二极管：基于光电效应来测量光的强度。

- 光电三极管：在光电二极管的基础上增加了一个控制端口，用于增强灵敏度。

4. 总结
本文档简要介绍了传感器的基础知识点，包括传感器的工作原理和常见类型。

通过了解这些知识，读者可以更好地理解传感器的应用场景和原理。

传感器基础知识讲解传感器，在现代科技中扮演着重要的角色。

它们是将物理量或化学量转化为可测量、可感知的电信号或其他形式的能量输出的装置。

本文将为您详细介绍传感器的基础知识，包括其工作原理、分类和应用领域等。

一、传感器的概念及工作原理传感器是指能够将所测量的物理量或化学量转换成可读的电信号或其他形式的能量输出的装置。

传感器的工作原理主要分为以下几种：1. 电阻式传感器：电阻式传感器利用物理量改变电阻值的特性，通过测量电阻值的变化来获取目标物理量的值。

例如，温度传感器就是一种电阻式传感器，它根据温度的变化来改变电阻值。

2. 压阻式传感器：压阻式传感器利用物理量改变电阻值的原理，通过测量电阻值的变化来间接获取目标物理量的值。

比如，压力传感器利用介质压力的变化引起电阻值的变化，从而测量介质的压力大小。

3. 电容式传感器：电容式传感器利用物理量改变电容值的特性，通过测量电容值的变化来获得目标物理量的值。

例如，湿度传感器就是一种电容式传感器，它根据湿度的变化引起电容值的变化来测量湿度。

4. 磁敏式传感器：磁敏式传感器利用物理量改变磁场强度的原理，通过测量磁场强度的变化来获得目标物理量的值。

例如，磁力传感器可以根据磁场强度的变化来测量磁力大小。

二、传感器的分类根据应用领域和测量原理的不同，传感器可以分为多个类别。

以下是一些常见的传感器分类：1. 温度传感器：用于测量环境或物体的温度，常见的有热敏电阻、热电偶和红外温度传感器等。

2. 压力传感器：用于测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻传感器和压电式绝对压力传感器等。

3. 湿度传感器：用于测量空气或物体的湿度，常见的有电容式湿度传感器和表面声波湿度传感器等。

4. 光电传感器：用于检测光源、物体的透明度或反射光强度，常见的有光电开关和光电二极管等。

5. 位移传感器：用于测量物体的位移或位置，常见的有电感位移传感器和光电编码器等。

6. 加速度传感器：用于测量物体的加速度或振动，常见的有压电加速度传感器和微机械加速度传感器等。

第1章传感器的基本知识一、简述题1-1何谓结构型传感器？何谓物性型传感器？试述两者的应用特点。

1-2一个实用的传感器由哪几部分构成？各部分的功用是什么？用框图标示出你所理解的传感器系统。

1-3衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说明它们的含义。

1-4什么是传感器的静态特性和动态特性？差别何在？1-5怎么评价传感器的综合静态性能和动态性能？二、计算题1-6有一只压力传感器的校准数据如下表所列。

根据这些数据求最小二乘法线性化的拟合直线方程，并求其线性度。

1-7液体温度传感器是一阶传感器，现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为4dy/dx+2y = 2×103x。

式中y为汞柱高(m)，x为被测温度(℃)。

试求：(1) 水银温度计的传递函数；(2) 温度计的时间常数及静态灵敏度；(3) 若被测物体的温度是频率为0.5 Hz的正弦信号，求此时传感器的输出信号振幅误差和相角误差。

1-8今有两加速度传感器均可作为二阶系统来处理，其中一只固有频率为25 kHz，另一只为35 kHz，阻尼比均为0.3。

若欲测量频率为10kHz 的正弦振动加速度，应选用哪一只传感器？试计算测量时将带来多大的振幅误差和相位误差。

第3章电感式传感器3-1简述变气隙式自感传感器的工作原理和输出特性，传感器的灵敏度与哪些因素有关？如何提高其灵敏度？3-2电源频率波动对自感式传感器的灵敏度有何影响？如何确定传感器的最佳电源频率？3-3差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？3-4试分析差动变压器式电感传感器的相敏整流测量电路的工作过程。

带相敏整流的电桥电路具有哪些优点？3-5差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？3-6图3.38所示为差动变压器式接近开关原理图，结构中使用Ｈ型铁芯，分析它的工作原理，并设计后续信号处理电路，使被测金属部件与探头距离达设定距离时，继电器吸合。

高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。

传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。

二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。

2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。

3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。

接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。

三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。

2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。

3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。

4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。

5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。

四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。

2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。

3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。

4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。

五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。

各种传感器的基础知识一、气体检测传感器的检测原理检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器、等以下简单概述各种传感器的原理及特点。

二、金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。

由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。

金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。

三、催化燃烧式传感器催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。

催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。

四、定电位电解式气体传感器定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。

定电位电解式气体传感器的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。

前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。

气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。

四、迦伐尼电池式氧气传感器隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属（铂、黄金、银等）阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极（用铅、镉等离子化倾向大的金属）。

专业知识部分泰钦的主要产品是测力传感器及测控仪表（一）首先了解什么叫传感器传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。

所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成。

外界信号一般为非电物理量如：力、压力、重量、力矩位移、速度、温度、角度、高度。

电信号一般为易于精确处理的电量或电参量，如电流、电压、电阻、电感、频率。

我公司生产的传感器叫测力传感器，用专业术语统称应变式负荷传感器、称重传感器等。

应变式负荷传感器就是由电阻应变片，弹性体和检测电路三大重要部分组成。

1.电阻应变片。

电阻应变片分金属箔式应变片----（做出来的传感器又叫箔式传感器），另一个分为半导体应变片（做成的传感器叫半导体应变片）。

金属箔式应变片---用金属箔为敏感栅，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。

我公司常用阻值有：350Ω,650Ω,1KΩ等。

半导体应变计具有灵敏系数大、横向效益小，阻值范围宽等特性，广泛用于各种力敏传感器的线性补偿及传感器的力电转换元件。

它的缺点是系数大，长期稳定性较差。

2.弹性体---弹性体是一个有特殊形状的结构件。

它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变区电信号的转换任务。

3.检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。

应变式负荷传感器采用惠斯登电桥原理。

因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。

从以上三个部分我们总结一下，传感器的工作原理：当有力沿应变计丝栅方向产生时，因为弹性体的形变导致应变计丝栅长度变化，根据欧姆定律，应变计阻值发生变化，结合惠斯登电桥原理，于是产生了与受力大小相对应的电压变化。

第1章 传感器基础知识1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。

我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

我国国家标准对传感器的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。

定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。

按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。

2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。

答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。

②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。

③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的 装置。

④变送器：能输出标准信号的传感器关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。

传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。

第二章:传感器特性 何谓传感器的静态特性，传感器的主要静态特性有哪些? 静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。

主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

(1) 线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

(2) 灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。

其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。

它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏.(3) 迟滞传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。

第1章传感器的基本知识一、简述题1-1何谓结构型传感器？何谓物性型传感器？试述两者的应用特点。

1-2一个实用的传感器由哪几部分构成？各部分的功用是什么？用框图标示出你所理解的传感器系统。

1-3衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说明它们的含义。

1-4什么是传感器的静态特性和动态特性？差别何在？1-5怎么评价传感器的综合静态性能和动态性能？二、计算题1-6有一只压力传感器的校准数据如下表所列。

根据这些数据求最小二乘法线性化的拟合直线方程，并求其线性度。

1-7液体温度传感器是一阶传感器，现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为4dy/dx+2y = 2×103x。

式中y为汞柱高(m)，x为被测温度(℃)。

试求：(1) 水银温度计的传递函数；(2) 温度计的时间常数及静态灵敏度；(3) 若被测物体的温度是频率为0.5 Hz的正弦信号，求此时传感器的输出信号振幅误差和相角误差。

1-8今有两加速度传感器均可作为二阶系统来处理，其中一只固有频率为25 kHz，另一只为35 kHz，阻尼比均为0.3。

若欲测量频率为10kHz 的正弦振动加速度，应选用哪一只传感器？试计算测量时将带来多大的振幅误差和相位误差。

第3章电感式传感器3-1简述变气隙式自感传感器的工作原理和输出特性，传感器的灵敏度与哪些因素有关？如何提高其灵敏度？3-2电源频率波动对自感式传感器的灵敏度有何影响？如何确定传感器的最佳电源频率？3-3差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？3-4试分析差动变压器式电感传感器的相敏整流测量电路的工作过程。

带相敏整流的电桥电路具有哪些优点？3-5差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？3-6图3.38所示为差动变压器式接近开关原理图，结构中使用Ｈ型铁芯，分析它的工作原理，并设计后续信号处理电路，使被测金属部件与探头距离达设定距离时，继电器吸合。